陳家福

（湛江市技師學院，廣東 湛江524000）

1 概述

當前，隨著我國工業(yè)制造業(yè)水平的不斷提高，數(shù)控加工設(shè)備也得到了廣泛的普及與推廣，在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的背景下，市場對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，這也要求生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)備、軟件與之相匹配。數(shù)控加工設(shè)備的應(yīng)用不僅要在產(chǎn)品外觀、質(zhì)量等性能方面滿足生產(chǎn)需要，同時還應(yīng)創(chuàng)造良好的生產(chǎn)經(jīng)濟效益。加工中心工序編程采取的方法不同，將會影響工件的加工質(zhì)量、經(jīng)濟性和效率性，所以應(yīng)首先做好工藝分析和刀路規(guī)劃，使工藝內(nèi)容具體化，具有高的嚴密性，同時注重加工的適應(yīng)性，選擇正確的加工方法和加工內(nèi)容。首先應(yīng)確保產(chǎn)品的加工以及表面粗糙精度，同時還應(yīng)進一步優(yōu)化刀路行程和加工路線結(jié)構(gòu)，最大化避免道具空行程，進而提高產(chǎn)品加工效率。

2 刀具手柄型腔電極的加工工藝分析

2.1 加工刀具手柄型腔電極零件圖（如圖1所示）。

圖1

2.2 產(chǎn)品電極加工工藝分析

首先，應(yīng)選擇與產(chǎn)品、設(shè)備以及加工電極相匹配的幾何模型，之后就應(yīng)從整體角度對加工工藝進行規(guī)劃。此電極的表面由不用的曲面構(gòu)成，且曲面較為復雜，因此在工藝參數(shù)的選擇時除基礎(chǔ)指標外還應(yīng)重點考察材料的強度以及變形情況、幾何形狀、精度以及表面粗糙度與質(zhì)量。所以采用先粗加工后精加工的方式。加工工藝安排如下：銑削外形輪廓→進行曲面粗加工→進行曲面半精加工→最后精加工。

2.2.1 外形銑削加工。采用大口徑刀具、大步距、大行距、大切削深度，去除手柄周邊余量，為加工節(jié)省時間，提高產(chǎn)品生產(chǎn)率。

2.2.2 曲面粗加工。去除手柄曲面部分大部分余量，加工余量的設(shè)置符合各項工序要求，過大或過小都會影響后續(xù)的加工：加工余量過大會導致加工表面更加粗糙，影響產(chǎn)品精度。過小則會對產(chǎn)品的壽命產(chǎn)生影響；在加工時應(yīng)同時采用多層銑削功能設(shè)置層的深度。結(jié)合產(chǎn)品外形考慮，可使用挖槽粗加工，平行銑削加工或等高外形粗加工。

2.2.3 曲面半精加工。粗加工后，產(chǎn)品加工表面的刀痕仍較為粗糙，應(yīng)力較大，會發(fā)生變形現(xiàn)象，因此應(yīng)對其進行進一步加工。相對于粗加工而言，半精加工的參數(shù)設(shè)置較少，其主要目的在于消除產(chǎn)品的應(yīng)力變形，為后續(xù)的精加工做好準備。因考慮到電極的形狀結(jié)構(gòu)，采用平行銑削精加工方法。

2.2.4 曲面精加工。精加工的加工計劃應(yīng)略小于圖樣設(shè)計，包括步距、行距和走到公差都應(yīng)進一步精確，如此在才能夠保證電極的精度和質(zhì)量。精加工的重點難點是手柄上的曲面和平面之間的部分。這一部分的精加工的時間較長，為保證加工效率，應(yīng)采用平行銑削加工精加工。綜上所述，在進行加工時應(yīng)選擇一塊140mm×45mm×25mm 長方形紫銅毛坯，裝夾工具選用是平口虎鉗，加工原點定在電極塊對稱中心上表面。

2.3 零件加工重難點

2.3.1 銑削外形輪廓時會出現(xiàn)走空刀現(xiàn)象,延長了加工工時。如圖1 所示。解決方法：經(jīng)分析圖形尺寸和毛坯尺寸，知道毛坯三個角余量比較多，可以采用構(gòu)線法形成刀路快速清除掉大部分余量結(jié)果見圖2。

圖2

2.3.2 粗加工時常采用常規(guī)編制程序（平行銑削加工或挖槽粗加工方法），平行銑削加工會造成提刀停頓特別多，挖槽粗加工方法會造成加工剩下的加工余量很大，即使嘗試高速切削、等距環(huán)切、螺旋切削等切削方式效果都不好，仍有很多余量加工不到，解決方法：采用等高外形粗加工進行加工。

2.3.3 加工中出現(xiàn)刀痕現(xiàn)象

圓弧曲面精加工時采用平行銑削編程，而下邊四周的斜面是使用粗加工等高銑削編程。在等高銑削加工完成后，機床會對主軸的圓跳動進行檢查，這種現(xiàn)象都是機床允許的，因此在下一步銑削完成后就會使曲面與斜面之間就會產(chǎn)生接刀痕。

2.3.3.1 在允許的范圍內(nèi)更改為使用大直徑球頭刀具，裝夾時控制好刀具伸出長度，以提高刀具剛性，提高安裝刀具的精度，這樣就能減少刀痕的產(chǎn)生。2.3.3.2 因為刀痕由平行銑削的曲面與等高銑削的斜面產(chǎn)生的，所以可以在等高銑削參數(shù)里面修改，將等高銑削參數(shù)-最大切削間距縮小，這樣就能消除接刀痕的產(chǎn)生。2.3.3.3 刀具磨損，直徑已經(jīng)變小，應(yīng)準確測量刀具的直徑并輸入該加工參數(shù)，這樣在加工時就能減少刀痕的產(chǎn)生。

2.3.3.4 增加一次精加工，亦能使殘跡消除。采用上述方法能消除刀痕，使曲面質(zhì)量得到明顯的提升。

3 手柄型腔電極加工中心加工過程

3.1 外形輪廓加工

采用構(gòu)線法形成刀路快速清除掉大部分余量，選用的刀具為￠12 的高速鋼平刀，進給速度設(shè)為1250mm/min,下刀速度設(shè)為120mm/min, 提刀速度設(shè)為1400mm/min,主軸轉(zhuǎn)速2200r/min，不再設(shè)置安全平面（即安全高度）返回平面（即返回高度）設(shè)為50mm，進刀平面（即工作進給高度）設(shè)為2mm（下面所有加工中三個高度的設(shè)置與此處一致）；補償類型為計算機補償方式，選左補償。切削深度直接選擇底面，深度最大切削量為2，外形不分層。其它采用默認值，結(jié)果見圖3；接著采用外形銑削，選用的刀具為￠10 的高速鋼平刀，切削深度直接選擇底面，并選用圓弧進刀/退刀，深度最大切削量為2，外形分2 層，切削間距設(shè)為5mm,其它設(shè)置與上同，結(jié)果見圖3。

圖3

3.2 曲面粗加工

采用等高外形粗加工，還是使用￠12 高速鋼平刀。第一，設(shè)置刀具參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速為2500r/min，切削進給設(shè)置為1800mm/min，下刀速度設(shè)置為110mm/min，提刀速度設(shè)為1300mm/min。第二，設(shè)置曲面加工參數(shù)：加工面預留0.5mm，其它參數(shù)設(shè)置和外形輪廓加工相同。第三，設(shè)置等高外形精加工參數(shù)：最大z 軸進給量為1mm，整體誤差0.025，采用順銑切削方式，其余為默認值。

3.3 曲面半精加工

采用φ8 球頭刀采用平行銑削精加工方式進行曲面精加工。第一，設(shè)置刀具參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速2500r/min，進給率1500mm/min，下刀速率100mm/min，提刀速率1500mm/min。第二，設(shè)置曲面加工參數(shù)：加工面預留0.1mm，其余參數(shù)與刀具參數(shù)相同。第三，平行銑削精加工參數(shù)：整體誤差0.025，采用雙向切削加工，最大切削間距為0.2mm，加工角度135°。

3.4 曲面精加工

使用φ10 球頭刀采用平行銑削精加工方法進行曲面精加工。第一，設(shè)置刀具參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速2500r/min，進給率1000mm/min，下刀速率100mm/min，提刀速率1500mm/min。第二，設(shè)置曲面加工參數(shù)：加工面預留-0.01mm，其余參數(shù)與刀具參數(shù)相同。第三，設(shè)置平行銑削精加工參數(shù)：整體誤差0.025，采用雙向切削加工，最大的切削間距為0.1mm，加工角度60°，結(jié)果見圖4。

圖4

注意事項:過切是mastercam 經(jīng)常會發(fā)生的問題，千萬要小心。過切可能出現(xiàn)在多曲面開粗、光刀、刀路修剪、外形、挖槽時，即使參數(shù)設(shè)定，立體圖都正確，也有可能發(fā)生，有些是軟件本身的失誤，最主要的檢查方法是將刀路模擬一遍，在頂視圖、邊視圖反復檢查，沒有檢查的刀路不允許上機。

結(jié)束語

根據(jù)對刀具手柄電極零件的加工中心削工藝探索，采用合理的加工工藝過程，筆者終于改變了廠里之前對于加工刀具手柄電極時所產(chǎn)生的耗時多、質(zhì)量不好、廢品多的現(xiàn)象，為工廠提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。